1

54

Вентиляция производственных помещений

Под вентиляционной системой понимают совокупность различных по своему назначению вентиляционных установок, способных обслуживать отдельное помещение или корпус. Вентиляционные системы, используемые в производственных корпусах, можно представить в виде структурной схемы (рис. 1). В зависимости от способа перемещения воздуха в рабочих помещениях вентиляция делится на искусственную (механическую), естественную и комбинированную. При естественной вентиляции воздухообмен осуществляется двумя способами: неорганизованно, посредством проветривания (через окна и двери в помещении) и инфильтрации (поступление воздуха через поры и щели в окнах и дверных проемах), и организованно, посредством аэрации и с помощью дефлекторов.

Аэрацией является организованный естественный воздухообмен, осуществляемый за счет ветрового давления и регулируемый в соответствии с внешними метеорологическими условиями (рис. 2).

Аэрация осуществляется следующим образом. В производственном здании, оборудованном тремя оконными проемами (1-3), в летнее время открываются проемы 1 и 3. Свежий воздух поступает в помещение через нижние проемы 1, располагаемые на высоте 1…1,5 м от пола, а удаляется через проемы 3 в аэрационном фонаре здания.

Рис. 2. Схема аэрации зданий за счет разной плотности воздуха: а - в теплый период года; б - в холодный период года. 1, 2, 3 - оконные проемы; 4 - аэрационный фонарь

Поступление наружного воздуха в зимнее время осуществляется через проемы 2, расположенные на высоте 4-7 м от пола, чтобы холодный наружный воздух, опускаясь до рабочей зоны, успел нагреться за счет перемешивания с теплым воздухом помещения.

Преимуществом аэрации является то, что большие объемы воздуха (до нескольких миллионов кубических метров в час) подаются и удаляются без применения вентиляторов. Кроме того, система аэрации является мощным средством для борьбы с избытком выделения теплоты в производственных помещениях.

Недостатком аэрации является снижение эффективности в летнее время вследствие повышения температуры наружного воздуха, особенно в безветренную погоду. Кроме того, поступающий воздух в помещение не очищается и не охлаждается.

Вентиляция с помощью дефлекторов применяется в том случае, если неорганизованного воздухообмена (проветривание или инфильтрация) для удаления вредных выделений из помещения бывает недостаточно. В настоящее время наибольшее распространение получил дефлектор ЦАГИ (рис. 3). Он стоит из диффузора 1, верхнюю часть которого охватывает цилиндрическая обечайка 2. Колпак 3 служит для защиты от попадания атмосферных осадков в патрубках 5, а конус 4 - для предохранения от задувания ветром внутрь дефлектора.

Ветер, обдувая обечайку дефлектора, создает на большей части его окружности разрежение, вследствие чего воздух из помещения по воздуховоду и патрубку 5 выходит наружу через две кольцевые щели между обечайкой 2 и краями колпака 3 и корпуса 4. Эффективность работы дефлекторов зависит от скорости ветра, а также от высоты установки их над коньком крыши (рис. 4).

1

54

Рис. 3. Схема дефлектора типа ЦАГИ

Рис. 4. Расположение дефлекторов: 1 - правильно; 2, 3 - неправильно

В системах искусственной, механической вентиляции движение воздуха осуществляется вентиляторами, а в некоторых случаях эжекторами. На схеме приведена классификация механической вентиляции. По месту расположения механическая вентиляция бывает общеообменная (схема воздуха происходит во всем объеме помещения), местная (локальная), когда обмен воздуха происходит в местах образования вредных выбросов, и комбинированная (наряду с общим воздухообменом локально удаляется загрязненный воздух от источника выделения).

По способу подачи воздуха механическая вентиляция бывает: приточной, вытяжной и приточно-вытяжной. Схемы общеобменной вентиляции приведены на рис. 5.

1

2

Рис. 5. Схема общеобменной вентиляции: 1 - корпус помещения; 2 - загрязненный воздух; 3 - подаваемый или удаляемый воздух, системами вентиляции. а - приточная; б - вытяжная; в - приточновытяжная

Местная приточная вентиляция осуществляется устройством воздушных душей, воздушных завесы, оазисов.

Воздушный душ представляет собой поток воздуха определенных параметров, направленный на человека. Воздушная завеса позволяет предотвратить проникновение холодного воздуха в помещение. Воздушные оазисы улучшают метеоусловия на ограниченной площади помещения, отделенной со всех сторон перегородками.

Местная вытяжная вентиляция выполняется, как правило, в виде вытяжных шкафов (рис. 6), вытяжных зонтов, всасывающих панелей, бортовых отсосов (рис. 7), эжекционных установок.

1

54

Рис. 6. Установка вытяжных шкафов: а - правильная; б - неправильная

Эжекторы применяют в тех случаях, когда необходимо удалить очень агрессивную среду, пыль или газы.

Принцип действия эжектора (рис. 8) заключается в создании в специальной камере вытекающим воздухом разрежения, с помощью которого подсасывается воздух из помещения.

1

54

Рис. 7. Бортовой отсос

Рис. 8. Эжектор: сплошной односторонний 1 - сопло подводного патрубка; 2 - камера разрежения; 3 - камера смешивания эжектирующего и эжектируемого воздуха

Расчет механической вентиляции

Расчет общеобменной вентиляции по газовыделениям

Расчет механической общеобменной вентиляции сводится к определению необходимого качества вентиляционного воздуха L для того, чтобы разбавить вредные выделения до значений, не превышающих предельно допустимых концентраций.

Количество воздуха, необходимого для растворения вредных выделений, поступающих с отработавшими газами, при работе автомобилей одинаковых моделей, определяется по формуле

, (1)

где G - количество вредных выделений, поступающих в помещение, кг/ч;

- средняя продолжительность работы автомобиля, мин. (табл. 1);

n - число автомобилей, работающих одновременно в течении 1 часа;

ПДК - предельно допустимая концентрация рассчитываемого вещества.

Количество окиси углерода, выделяющейся в помещение при работе карбюраторного двигателя,

, (2)

где - количество окиси углерода, кг/ч;

15 - количество отработавших газов, образующихся при сгорании 1 кг топлива;

P - содержание вредного вещества в отработавших газах, % (табл. 2);

- часовой расход топлива одним карбюраторным двигателем, л.

Часовой расход топлива определяется по формуле:

, (3)

где V - рабочий объем цилиндров двигателя, л.

- расход топлива, кг/ч.

Таблица 1. Показатели продолжительности работы автомобиля, мин.

Таблица 2. Содержание окиси углерода в отработавших газах дизельного (карбюраторного) двигателя, % от массы

2. Расчет воздухообмена по влаговыделениям

Количество воздуха, необходимое для удаления избытков влаги, вычисляется по формуле

, (4)

где G - количество влаги, выделяемое всеми источниками, г/ч;

- плотность удаляемого воздуха, ;

- содержание влаги приточного воздуха, г/кг;

- относительная влажность воздуха, %;

- относительная влажность приточного воздуха, %.

Таблица 3. Значение фактора гравитационной подвижности

Таблица 4. Содержание водяного пара в воздухе при нормальном атмосферном давлении

Количество влаги, выделяющейся со свободной поверхности промывочных ванн, определяется по следующей формуле:

, (5)

где - фактор гравитационной подвижности окружающей среды;

V - скорость движения воздуха над источниками испарения, м/с;

-парциальное давление водяных паров в окружающем воздухе, Па;

- парциальное давление водяных паров, насыщающих воздух при температуре поверхности испаряющейся жидкости, Па (табл. 4);

F - поверхность испарения, .

Расчет местной вытяжной и проточной вентиляции

Для улавливания вредностей непосредственно в месте их образования применяется местная вытяжная вентиляция. Вытяжная вентиляция выполняется, как правило, в виде местных отсосов - вытяжных шкафов, камер, зонтов, панелей, щелей, бортовых отсосов; приточная - в виде оазисов, завес и душей.

4. Расчет количества воздуха для вентиляции помещений

Необходимое количество воздуха может быть определено различна ми методами в зависимости от назначения помещения и вида вредных выделений.

1. Метод определения необходимого количества воздуха по кратности воздухообмена применяют для ориентировочных расчетов, когда не известны виды и количества выделяющихся вредных веществ (согласно СНиП 245-71 определение количества воздуха по кратности воздухообмена не допускается, за исключением случаев, оговоренных в нормативных документах).

Кратностью воздухообмена К называется отношение воздухообмена, создаваемого в помещении, к внутреннему объему помещения:

Эта величина показывает, сколько раз в течение часа весь объем помещения заполняется вводимым в помещение приточным воздухом. Количество приточного воздуха должно быть не менее 30 м³/ч на одного человека при объеме помещения, приходящегося на него, менее 20 м³. Если естественное проветривание невозможно, то в такие помещения нужно подавать не менее 60 м³/ч воздуха на одного человека

2. Для определения воздухообмена из условия удаления из помещения углекислоты CO² используют формулу

где L - воздухообмен, м³/ч;

G - количество углекислоты, выделяющейся в помещении, г/ч или л/ч;

x₁ - концентрация СО₂ в наружном (приточном) воздухе;

x₂ - допустимая концентрация CO2 в воздухе помещения. Количество CC₂, выделяемое людьми:

CO₂, г/ч С0₂, л/ч

при физической работе тяжелой 68 45

при физической работе легкой 45 30

в состоянии покоя 35 23

Допустимые концентрации CO₂ в помещениях:

С0₂, г/кг CO₂, л/м³

Постоянного пребывания людей 1,5 1

периодического пребывания людей 1,75 1,25

кратковременного пребывания людей 3 2

Содержание CO₂ в наружном воздухе следует принимать:

С0₂, г/м³ С0₂ л/ч³

Для сельской местности 0,6 0,40

Для городов 0,9 0,60

5. Расчет вытяжных шкафов

Объем воздуха удаляемого вытяжными шкафами, определяется по формуле

, (6)

где Lш - объем воздуха, удаляемого вытяжным шкафом, м³/ч;

Vш - скорость воздуха в открытом проеме шкафа, м/с;

Fn - площадь открытого проема, м².

Скорость воздуха Vш рекомендуется принимать в зависимости от ПДК (табл. 5) вредных выделений: для ПДК<10 мг/м³ Vш=1,1-1,5 м/с;

для ПДК=10-50 мг/м³ Vш=0,7-1 м/с;

для ПДК>50 мг/м³ Vш=0,4-0,6 м/с.

Таблица 5. ПДК вредных веществ в воздухе рабочей зоны

6. Расчет вытяжных зонтов

Количество удаляемого воздуха определяется по формуле (6). Скорость воздуха в приемном сечении зонта принимается:

для нетоксичных выделений V=0.15…0.25 м/с;

для токсичных выделений V=0.5…1.25 м/с.

7. Расчет всасывающей панели

Панели применяются в качестве местных отсосов при пайке и сварке небольших деталей. В сечении панель представляет собой узкие горизонтальные щели. Площадь живого сечения панели должна составлять 0,25 от общей площади. Количество воздуха, удаляемого панелью, определяется по формуле

, (7)

где f = 0.25F,

f - площадь живого сечения панели;

F - габаритные размеры зеркала панели, м;

V - скорость удаляемого воздуха.

Скорость, отсасываемого воздуха в сечении панели для вредных испарений бедными смесями принимается V=2…3.5 м/с, смесями с пылью V=3.5…4.5 м/с.

Панель действует эффективно, если на 1ее площади приходится не менее 330 /г отсасываемого воздуха.

8. Расчет бортовых отсосов

Бортовые отсосы находят широкое применение на производстве. Их устраивают у промышленных ванн, наполненных разного вида растворами. Бортовые отсосы бывают обычные (рис. 9а) и опрокинутые (рис. 9б), если уровень жидкости в ванне более низкий.

1

54

Рис. 9. Схема устройства бортовых отсосов: а - обычный; б - опрокинутый; 1 - уровень борта ванны; 2 - уровень поверхности жидкости

Расход воздуха, удаляемого бортовыми отсосами, определяется по формуле:

, (8)

где - коэффициент, зависящий от ширины ванны B, типа отсоса и высоты спектра вредностей h под зеркалом ванны;

- температура раствора в ванне и температура воздуха в помещении;

x - поправочный коэффициент на глубину уровня жидкости в ванне H (мм), где H - расстояние от борта ванны до уровня жидкости в ней;

- длина ванны, мм;

S - поправочный коэффициент на подвижность воздуха в помещении.

Высота спектра вредности h, температура раствора в ванне и коэффициенты , x, S находятся по табл. 6, 7, 8, 9.

Таблица 6. Высота спектра вредностей в бортовых отсосах от ванн

Таблица 7. Зависимость от ширины ванны B и высоты спектра вредностей h

Таблица 8. Поправочные коэффициенты S на подвижность воздуха в помещении

Таблица 9. Поправочный коэффициент X на глубину уровня жидкости в ванне

9. Метод определения необходимого количества воздуха

Определяют по кратности воздухообмена применяют для ориентировочных расчетов, когда неизвестны виды и количества выделяющихся вредных веществ (согласно СНиП 145-71 определение количества воздуха по кратности воздухообмена не допускается, за исключением случаев, оговоренных в нормативных документах).

Кратностью воздухообмена К называется отношение воздухообмена, создаваемого в помещении, к внутреннему объему помещения:

.

Эта величина показывает, сколько раз в течение часа весь объем помещения заполняется вводимым в помещение приточным воздухом. Количество приточного воздуха должно быть не менее 30 м³/ч на одного человека при объеме помещения, приходящегося на него, менее 20 м³. Если естественное проветривание невозможно, то в такие помещения нужно подавать не менее 60 м³/ч воздуха на одного человека.

Для определения воздухообмена из условия удаления из помещения углекислоты СО₂ используют формулу

,

где L - воздухообмен, м3/ч,

G - количество углекислоты, выделяющейся в помещении, г/ч или л/ч,

х₁ - концентрация СО₂ в наружном (приточном) воздухе,

х₂ - допустимая концентрация СО₂ в воздухе помещения.

2. Производственное освещение

Действие света на организм человека

Свет является одним из важнейших условий существования человека, так как влияет на состояние его организма. Правильно организованное освещение стимулирует процессы нервной деятельности и повышает работоспособность. При недостаточном освещении человек работает менее продуктивно, быстро устает, растет вероятность ошибочных действий, что может привести к травматизму. Согласно статистики, 5% производственных травм происходит из-за такого профессионального заболевания, как рабочая миопия (близорукость), которая возникает в результате недостаточного или нерационального освещения.

Спектральный состав света влияет на производительность труда. Исследования показывают, что если выработку человека при естественном освещении принять за 100%, то при красном и оранжевом освещении она составит лишь 76%.

Ощущение света при воздействии на глаза человека вызывают электромагнитные волны. Основными количественными показателями света являются световой поток, сила света, освещаемость и яркость.

Световым потоком Ф называется поток энергии электромагнитного излучения видимой части спектра (при длине волны 380…760 нм), оцениваемый глазом по световому ощущению. За единицу светового потока принят люмен (лм).

Сила света I - это пространственная плотность светового потока, которая характеризует неравномерность распределения светового потока в окружающем пространстве. Единицей силы света является кандела (кд) (в переводе «свеча»).

Кандела является основной светотехнической единицей, устанавливаемой по специальному эталону. В качестве эталонного излучателя для установления единицы силы света взята платина при температуре затвердевания 2046,65К и давлении 101325 Па. Сила света, испускаемого с поверхности платины площадью 1/600000 м², принята за единицу и названа кандела (кд).

Освещенность Е характеризует поверхностную плотность светового потока и определяется отношением светового потока, падающего на поверхность, к площади этой поверхности. Единицей освещенности является люкс (лк). Освещенность рассчитывается по формуле

_Е= Ф, (9)

S

где S - площадь поверхности на которую падает световой поток, м²;

Ф - световой поток падающий на поверхность, лм.

Яркость поверхности Я_п представляет собой поверхностную плотность света и определяется как отношение силы света I в данном направлении к проекции светящейся поверхности на плоскость, перпендикулярную направлению наблюдения.

За единицу яркости принята единица: кандела на квадратный метр (кд/м²). Некоторое представление о яркости можно получить, если представить себе, что лист белой бумаги, освещенный настольной лампой мощностью 60 Вт, имеет яркость 30…40 кд/м².

Падающий на тело световой поток частично отражается им, частично поглощается, частично пропускается сквозь среду тела. Для характеристики этих свойств введены соответствующие коэффициенты.

Гигиенические требования к производственному освещению, основанные на психофизических особенностях восприятия света и его влиянии на организм человека, могут быть сведены к следующим:

спектральный состав света, создаваемого искусственными источниками, должен приближаться к солнечному свету;

уровень освещенности должен быть достаточным и соответствовать гигиеническим нормам;

должна быть обеспечена равномерность и устойчивость уровня освещенности на рабочем месте;

освещение не должно создавать блесткости на рабочем месте. Блесткость - повышенная яркость светящихся поверхностей.

Виды производственного освещения

Освещение в производственных зданиях и на открытых площадках может осуществляется естественным и искусственным светом. При недостаточном естественном освещении используют совмещенное освещение, когда в светлое время суток применяются лампы искусственного освещения.

Естественное освещение может осуществляется через окна в боковых стенах (боковое), через верхние световые проемы (аэрационные фонари) или одновременно через фонари и окна (комбинированное).

Нормирование естественного освещения производится с помощью коэффициента естественной освещенности (КЕО), выраженного в процентах:

Е = Е_вн·100% / Е